芻議初中關(guān)于化學(xué)反應(yīng)計(jì)算的教學(xué)

摘 要：在初中化學(xué)反應(yīng)計(jì)算的教學(xué)過程中，教師引入學(xué)生喜歡又利于立德樹人的活動(dòng)情境，引導(dǎo)學(xué)生積極地深度思考已知的相關(guān)的數(shù)學(xué)知識(shí)，構(gòu)建化學(xué)反應(yīng)計(jì)算的思維模型，幫助學(xué)生理解和應(yīng)用質(zhì)量守恒定律，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)思維等核心素養(yǎng).

關(guān)鍵詞：化學(xué)反應(yīng);計(jì)算模型;思維教學(xué)

作者簡(jiǎn)介：羅清（1968-），男，四川蓬溪人，本科，中學(xué)正高級(jí)教師，研究方向：中學(xué)化學(xué)教學(xué).

化學(xué)反應(yīng)中的有關(guān)計(jì)算[1]是初中生由定性向定量認(rèn)知化學(xué)反應(yīng)的開始，是化學(xué)與數(shù)學(xué)融合的表現(xiàn)之一，是教學(xué)的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn).可部分教師把教學(xué)重心放在死記硬套教材中的計(jì)算步驟和表達(dá)規(guī)范上，反復(fù)強(qiáng)調(diào)“設(shè)寫找列答”五字口訣﹑列式錯(cuò)位情形和重復(fù)演算，不利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，不利于培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維和創(chuàng)新思維.

1 復(fù)習(xí)融合，幫助學(xué)生構(gòu)建認(rèn)知模型

1.1 情景引入

旅游可以放松身心，開闊眼界，洗滌心境，是學(xué)生最喜愛的活動(dòng)之一.環(huán)境保護(hù)和新能源汽車都是當(dāng)前的熱點(diǎn)問題，立德樹人是課堂教學(xué)的宗旨.筆者把這三方面結(jié)合，用PPT展示創(chuàng)設(shè)的教學(xué)情境（如圖1）.讓學(xué)生感悟?qū)W習(xí)化學(xué)的價(jià)值.

小明想用家里的氫能源汽車到離家150km的景區(qū)旅游，該車在通常情況下，行駛100km消耗氫氣1kg。請(qǐng)你幫他解決下列問題：

（1）若沿途不添加氫氣，他至少應(yīng)帶H2多少kg？

（2）若用通電法制H2，需至少準(zhǔn)備水多少kg？

1.2 復(fù)習(xí)已知的相關(guān)的數(shù)學(xué)知識(shí)，探究建模

讓學(xué)生寫出情境中的第一個(gè)問題的解答過程，適時(shí)選擇1-2個(gè)典型案例展示點(diǎn)評(píng)，歸納形成圖2解題過程的表達(dá)方式，并標(biāo)出①②③④標(biāo)識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生用簡(jiǎn)練語(yǔ)言概括①到④處的內(nèi)容，如①設(shè)未知數(shù)②展示原理③列式求解④檢驗(yàn)作答.

教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)計(jì)算依據(jù)（標(biāo)識(shí)②）和題目?jī)?nèi)容做深度分析，結(jié)合列表法得到圖3中B處簡(jiǎn)單明了的表示形式.再對(duì)B處進(jìn)一步分析：在同一條件（或角度）下，第一行為研究的兩個(gè)對(duì)象，第二行為研究對(duì)象間內(nèi)在的數(shù)量關(guān)系，第三行為研究對(duì)象間外在的數(shù)量關(guān)系（如圖3中A部分）.

讓學(xué)生將圖3中A、B兩部分內(nèi)容與圖2內(nèi)容綜合分析，可發(fā)現(xiàn)此類題的對(duì)象間有內(nèi)在的正比關(guān)系，其解題方法是圖3中C部分內(nèi)容.再深度思考提煉：在同一條件（或角度）下，若兩對(duì)象間內(nèi)在的數(shù)量存正比（或線性）關(guān)系，都能按圖4表達(dá)的解題模型做答.該模型中的a、b、c、x，可任意一（或兩）個(gè)量為未知量.

1.3. 復(fù)習(xí)化學(xué)方程式中各物質(zhì)間量的關(guān)系

先讓學(xué)生寫H2O通電生成H2和O2的反應(yīng)方程式，標(biāo)出各物質(zhì)間微粒數(shù)目關(guān)系﹑相對(duì)質(zhì)量關(guān)系和質(zhì)量關(guān)系.再展示圖5，讓學(xué)生校正自己的表達(dá)和數(shù)據(jù).然后引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)化學(xué)方程式中各物質(zhì)間微粒數(shù)目成線性關(guān)系，各物質(zhì)的質(zhì)量也成線性關(guān)系.

1.4 數(shù)學(xué)線性模型與化學(xué)方程式的融合

讓學(xué)生結(jié)合線性關(guān)系解題模型，寫出情境中第二個(gè)問題的解題過程（未知量的值可不求），并閱讀教材對(duì)照，與同學(xué)討論.然后，教師選出典型的解答，投到屏幕上點(diǎn)評(píng).最后展示圖6，強(qiáng)調(diào)思維模型的運(yùn)用，簡(jiǎn)單說明心算x值的方法.

用圖7中的試題檢測(cè)并鞏固對(duì)象間數(shù)量成線性關(guān)系的解題思維模型.其結(jié)果是多數(shù)學(xué)生都能按圖6的思維方式解答，主要問題集中在書寫氧化鋁電解的化學(xué)方程式出錯(cuò).

如果加工一個(gè)鋁鍋需要108kg鋁，至少需要電解多少kg氧化鋁？

2 歸納推理，提升學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)

正確規(guī)范書寫化學(xué)方程式是初中教學(xué)的一個(gè)重點(diǎn)，但不是本節(jié)內(nèi)容的重點(diǎn).因此，教師在要求學(xué)生正確書寫化學(xué)方程式的前提下，思考化學(xué)反應(yīng)中的有關(guān)計(jì)算，是否必須寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式呢？

重閱教材“在化學(xué)反應(yīng)前后，原子種類沒有改變，原子的數(shù)目沒有增減，原子的質(zhì)量沒有變化”.思考氧化鋁與金屬鋁的對(duì)應(yīng)關(guān)系，結(jié)合圖7試題的解答過程，引導(dǎo)學(xué)生歸納關(guān)于化學(xué)反應(yīng)中的計(jì)算要注意：（1）找準(zhǔn)化學(xué)反應(yīng)中研究對(duì)象的關(guān)系式和物質(zhì)間內(nèi)在的數(shù)量關(guān)系.（2）關(guān)系式中物質(zhì)的數(shù)量是純凈物的數(shù)量.因此，參與化學(xué)方程式計(jì)算的物質(zhì)的數(shù)量也該是純物質(zhì)的數(shù)量.為強(qiáng)化該知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生練習(xí)下題：

工業(yè)上利用煅燒石灰石（主要成分CaCO3）的方法生產(chǎn)生石灰，問煅燒100t 含雜質(zhì)20%（雜質(zhì)不反應(yīng)）的石灰石能生產(chǎn)多少CaO？（教材習(xí)題改編而成，解題過程圖8所示）

化學(xué)反應(yīng)條件千萬(wàn)種，方程式不計(jì)其數(shù)，學(xué)生永遠(yuǎn)不可能把相關(guān)題做完，但只要把握質(zhì)量守恒定律和計(jì)算的相關(guān)問題，就能迎刃而解.

3 巧妙展示，教給學(xué)生思維脈絡(luò)

不同學(xué)生的瞬時(shí)記憶和短時(shí)記憶能力不相同，邏輯思維能力和創(chuàng)新思維能力也不相同.教師備課時(shí)，如果把本文中的8張圖片內(nèi)容分別放在8張PPT上，使用時(shí)就會(huì)出現(xiàn)：當(dāng)前一張圖片內(nèi)容探討完后，進(jìn)入下一張圖片內(nèi)容學(xué)習(xí)時(shí)，部分學(xué)生可能因前一張或前幾張圖片的內(nèi)容看不到，導(dǎo)致思維邏輯中斷，很快產(chǎn)生厭學(xué)情緒.這就要求教師備課時(shí)，要靈活運(yùn)用PPT的制作技巧，把8張圖的內(nèi)容逐一呈現(xiàn)（除圖7內(nèi)容換成本題的解答過程外），并在整堂教學(xué)中都不會(huì)消失，留給學(xué)生一幅完整的關(guān)于化學(xué)反應(yīng)計(jì)算的推理脈絡(luò)圖.在課堂教學(xué)小結(jié)時(shí)，教師從頭到尾將每張圖片的主旨串起來，起到畫龍點(diǎn)睛的功效，促使每個(gè)學(xué)生快速更新自己的知識(shí)體系，發(fā)展自己的高階思維.

4 結(jié)束語(yǔ)

“化學(xué)核心素養(yǎng)形成和發(fā)展的關(guān)鍵是學(xué)科思維水平（包括思維能力、思維品質(zhì)及科學(xué)思維態(tài)度）的發(fā)展，其突破口是培養(yǎng)學(xué)生的高階思維[2].”而初中化學(xué)是學(xué)生探究化學(xué)世界的啟蒙教育，識(shí)記內(nèi)容多.教師一定要剔除“死記硬背是學(xué)好初中化學(xué)的訣竅”的認(rèn)識(shí)，從學(xué)生已有知識(shí)出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生深入分析、歸納綜合、構(gòu)建認(rèn)知模型，保護(hù)學(xué)生的好奇和探究科學(xué)問題的熱情，發(fā)展學(xué)生的化學(xué)思維等核心素養(yǎng).

參考文獻(xiàn)：

[1] 畢華林，盧巍.義務(wù)教育教科書化學(xué)九年級(jí)上冊(cè)[M].濟(jì)南：山東教育出版社，2012.

[2] 陳進(jìn)前.基于發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2017（17）：17-20.

（收稿日期：2019-08-08）